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"PROGENE POUR LA SEPARATION DE SUSPENSIONS AU LAVAGE DU CHARBON"
L'invention se rapporte à un procédé pour la séparation ou l'épaississement de suspensions au lavage du charbon, parti- culièrement de suspensions qui se présentent lors de la sépara- tion du charbon d'avec les pierres à l'aide de liquides dits lourds.
Ces derniers sont par exemple des suspensions de lôss, d'argile, de glaise (letten), de baxyte, de magnétite et autres.
Dans de tels procédés, les produits séparés, à savoir, le
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charbon et les pierres, sont rincés à l'eau, ce qui fournit des suspensions diluées des substances comme,de lôss, d'argile, de glaise, de baryte ou de magnétite. Ces substances doivent le plus souvent être récupérées de- cessuspensions diluées, ceci par séparation ou par concentration de ces dernières. Lorsque le liquide lourd est un vrai liquide, par exemple le tétrachlorure de carbone ou une solution saline, telleque par exemple une solution de nitrate de calcium, il est nécessaire aussi de régé- nérer les substances de lavage souillées, au cours du procédé, par le poussier de charbon et par le poussier de pierres.
Par conséquent, une partie importante de l'appareillage est cons- tamment affectée à la séparation ou la concentration des suspen- Sions.
Outre les installations pour la régénération des substan- ces de lavage, on doit prévoir des dispositifs, par exemple, pour la clarification des eaux résiduaires, éventuellement après les avoir additionnées d'agents de floculation. Ainsi, on possède des installations pour l'obtention des boues de charbon à partir de suspensions, ceci également, par exemple, lors de l'applica- tion du lavage ordinaire par un courant d'eau, des bacs à piston, de la flotation à l'écume, etc.., ainsi que pour la séparation de boues de pierres.
Jusqu'à présent , il était d'usage de séparer toutes ces suspensions en employant des classeurs (classifiers) et éles épaississeurs, par exemple des épaississeurs suivant Dorr, ou bien des spitzkastens.
Ces appareils présentent tous l'inconvénient d'être rela- tivement encombrants. Dans les appareils dans lesquels la matière concentrée est évacuée à travers une ouverture prévue au fond, on peut en outre éprouver des difficultés sérieuses par suite d'obstructions.
Pour assurer la bonne marche de l'installation, on prévoit
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dans les concentrateurs Dorr par exemple, des dispositifs agi- tateurs. Toutefois, lorsque la concentration en particules solides au fond du réservoir atteint une valeur trop élevée au cours du processus, le mécanisme agitateur se trouve trop chargé et se bries. On a essayé de remédier à cet inconvénient à l'aide d'un dispositif qui soulève automatiquement l'agitateur lorsque la charge devient trop élevée, de manière que ce dernier soit amené à travailler dans des couches moins denses. Toutefois, ce dispos sitif n'a pas toujours donné satisfaction le plus souvent, l'agitateur soulevé ne répond pas suffisamment à sa destination; d'autre part, le mécanisme devient beaucoup plus compliqué.
Suivant l'invention, les suspensions qui se présentent au lavage du charbon, particulièrement les suspensions qui se pré- sentent lors de la séparation du charbon d'avec les pierres à l'aide de liquides lourds, sont séparées d'une manière simple et avantageuse, en deux fractions de concentration réglable, au moyen d'un cyclane.
Jusqu'à présent, la seule indication concernant l'emploi de cyclones pour la séparation de suspensions est relative à l'in- dustrie du papier (brevet français 8280643, brevet anglais 455.845).
Toutefois, on ne peut rien déduire de ces brevets quant à l'emploi de cyclones dans le lavage du charbon. De plus, le problème de la séparation de suspensions se présente, dans le lavage du char- bon, sous un aspect très particulier. Ici, il ne s'agit pas uniquement d'obtenir une suspension aussi concentrée que possible ou de clarifier l'eau résiduaire aussi complètement que possible, mais il est en outre de la plus haute importance de disposer d'une méthode pour concentrer une suspension jusqu'à un degré exactement déterminé.
Lorsque, dans le cas du lavage avec une suspension de lôss (brevet belge ? 425.130), on veut récupérer le lôss entraîné,
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depuis la rinçure qui s'écoule du charbon et des pierres séparés, la méthode la plus économique est celle dans laquelle le lôss entraînépar le liquide est récupérésous forme d'une suspension ayant le même poids spécifique que celui du bain de lavage.
Lorsqu'on applique une telle méthode, le lôss récupéré peut être réintroduitdirectement dans le bassin de lavage. Comme on le sait, le poids spécifique du bain de lavage peut être choisi plus élevé ou plus faible, suivant le résultat qu'on veut attein- dre par la séparation du charbon d'avec les pierres. Il est donc nécessaire que le procédé d'épaississement puisse être réglé pour différents degrés de concentration.
Or, un cyclone est parfaitement indiqué pour l'apaississement d'une suspension en vue de l'amener à un poids spécifique exac- tement déterminé. Le poids spécifique des deux fractions à recueillir, de la suspension, peut, suivant l'invention, être facilement réglé en employant le cyclone, ceci par un choix approprié du diamètre de l'ouverture d'évacuation pour la frac- tion plus lourde et/ou du diamètre de l'ouverture d'évacuation pour la fraction moins lourde. De plus, les poids spécifiques peuvent être réglés par un choix judicieux de la pression à laquelle la suspension arrive au cyclone.
En réduisant le diamètre dé l'ouverture d'évacuation des fractions lourdes et/ou en augmentant le diamètre de l'ouverture pour la fraction moins lourde, on peut accroître le poids spécifique de la fraction plus lourde. Toutefois, ceci est ac- compagnéd'une légère augmentation du poids spécifique des fractions moins lourdes, de sorte que l'effet de clarification et l'indice d'interception (c'est-à-dire le pourcentage des particules solides qui passent dans la fracticn lourde) dimi- nuent quelque peu. On peut remédier à cet inconvénient par l'élévation de la pression à laquelle la suspension arrive au cyclone.
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Grâce à cette facilité de réglage qu'offre le procédé d'épaississement faisant usage d'un cyclone, la méthode suivant l'invention représente un progrès très sensible vis-à-vis de toutes les autres méthodes de concentration.
Cependant, l'emploi du cyclone offre encore d'autres avanta- ges :
La construction est simple et peu coûteuse; la consomatia d'énergie est réduite ; lasécurité de fonctionnement est grande; ' il n'y a pas de pièces en mouvement; la surveillance n'exige qu'un personnel peu nombreux; le réglage peut se faire automatiquement.
L'économie d'espace réalisée par l'emploi du cyclone est tout à fait remarquable.Ainsi, pour atteindre le même rendement que celui d'un épaississeur Dorr par exemple, un cyclone doit avoir une surface de base égale seulement à 1/400 de celle da l'épais- sisseur en question.
La séparation à l'aide du cyclone peut être désignée comme dynamique, à l'opposé des méthodes de séparation anté- rieures, statiques, opérant à l'aide d'épaississeurs, etc...
De ce fait, les obstructions des ouvertures d'évacuation sont pratiquement exclues : la matière solide de la fraction lourde n'a pas la possibilité de se fixer.
La séparation à l'aide d'un cyclone peut être pratiquée avec application simultanée, dans le cyclone, des méthodes utilisées dans la flotation à l'écume, par exemple avec addition d'huile et de fines bulles d'air. Les particules flottantes sont alors rapidement séparées du restant de la suspension.
Bien que la séparation, à l'aide d'un cyclone, des parti- cules solides depuis des suspensions telles qu'elles se présentent dans le lavage du charbon, ne soit généralement pas absolument complète, elle s'avère cependant tout à fait suffisante dans la pratique.
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La séparation des particules solides peut être rendue plus complète si l'on fait encore passer la fraction légère par un deuxième cycloneLa fraction lourde provenant ae ce deuxième cyclone peut alors être ajoutée à la suspension non encore séparée, destinée au premier cyclone..
Finalement, on peut signaler, comme une application de l'invention, la préparation de suspensions, utilisables comme liquides lourds, de certaines matières qui, autrement, ne se prêteraient pas à cet usage, par exemple de suspensions de certaines espèces de sablon argileux. Un prépare, avec une telle matière, une suspension diluée que l'on soumet ensuite à un processus de séparation dans un cyclone. La fraction légère emporte de la suspension les constituants impropres; la fraction lourde est utilisable, comme liquide lourd, .Jour la séparation du charbon d'avec les pierres.
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On décrira ci-après, à titre d'exemple, et en considérant une installation, de lavage travaillant avec une suspension de lôss d'un poids spécifique de 1,5 comme liquide lourd, un procédé pour épaissir la rinçure provenant du rinçage du charbon et des pierres séparés, jusqu'à ce qu'on obtienne une suspension qui peut être immédiatement ajoutée au bain de séparation.
La capacité de l'installation est de 100 tonnes de charbon par heure.
La quantité de rinçure qui s'écoule du charbon et des pierres séparés est de 75 m3 par heure.
Pour le but visé, il est nécessaire de prévoir deux cyclones disposés en parallèle et dont la surface de fond possède un diamètre de 50 cm.
Pour concentrer la suspension jusqu'à un poids spécifique
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de 1,5, il faut régler les cyclones d'une manière appropriée.
On peut réaliser par exemple un poids spécifique de 1,5 en choisissant les conditions suivantes : diamètre de l'ouverture d'évacuation de la fraction légère : 45 mm. diamètre de l'ouverture d'évacuation de la fraction lourde : 10 rira. pression sous laquelle a lieu l'arrivée de la suspension : 2 atm. abs.
Lorsqu'on fait encore passer la fraction légère à, travers une deuxième paire de cyclones d'un diamètre de 50 cm., on obtient un indice total d'interception de 80%.
Le dessin annexé représente schématiquement un mode de réalisation du procédé suivant l'invention.
La séparation du charbon d'avec les pierres a lieu dans le bassin de lavage 1, après quoi le charbon est évacué par exemple par une chaîne à racloirs 2, vers le taioeis 3, où il est rincé avec de l'eau déjà employée et clarifiée. Les pierres sont enlevées du bassin de lavage 1 par exemple au moyen de l'élé- vateur 4, et rincées sur le tamis 5. La suspension diluée qui s'écoule des tamis 3 et 5 traverse le tamis vibrateur 6 - ce qui a pour effet d'éliminer les grosses particules de la suspension - et arrive dans le réservoir 7, d'où elle est transportée, par la pompe 8, vers les cyclones 9 dont un seulement a été représenté au dessin. La suspension concentrée se dirige, depuis les cyclones
9, vers le réservoir accumulateur 10 et, finalement, retourne vers le bassin de lavage 1.
L'eau clarifiée par les cyclones 9 s'écoule vers le réservoir accumulateur 12, d'où elle se dirige, comme eau de rinçage, vers les tamis 3 et 5, mais d'où elle peut aussi s'écouler, par un trop-plein, vers les cyclones 11.
@ Dans les cyclones 11, l'eau est encore débarrassée de particules solides, pour être ensuite évacuée en ç. La fraction lourde des
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cyclones 11 s'écoule vers le réservoir 7.
L'alimentation en suspension fraîche a lieu en a; en b on peut prévoir une arrivée d'eau propre; l'évacuation d'eau clarifiée se fait en c.